FOC 타이밍 시뮬레이터
FOC 타이밍 시뮬레이터는 3상 인버터 회로와 PWM 타이밍 차트를 실시간으로 시각화하는 인터랙티브 도구입니다. Center-aligned 및 Edge-aligned PWM 파형, 데드 타임 구간, ADC 트리거 포인트, 전류 파형, FOC 실행 파이프라인을 이동 가능한 커서와 동기화하여 표시합니다. 무료, 가입 불필요.
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FOC 타이밍이란?
FOC(Field-Oriented Control) 타이밍은 3상 모터 드라이브에서 PWM 신호 생성, ADC 전류 샘플링, 인코더 위치 읽기, FOC 연산 파이프라인 간의 정밀한 동기화를 의미합니다. 20 kHz(50μs 주기)의 일반적인 FOC 사이클은 PWM valley에서 ADC 샘플링, 인코더 위치 읽기, Clarke/Park 변환 수행, PI 컨트롤러 실행, PWM 듀티 사이클 업데이트를 모두 단일 PWM 주기 내에 완료해야 합니다. 정확한 타이밍은 로우사이드 MOSFET이 ON일 때 샘플링하여 정확한 전류 측정, 최소 토크 리플, 안정적인 모터 제어를 보장합니다. 하이사이드와 로우사이드 스위칭 사이의 데드 타임(0.5~3μs)은 인버터를 파괴할 수 있는 shoot-through를 방지합니다.
FOC 타이밍 시뮬레이터 사용 방법
- 위치 슬라이더를 드래그하여 타이밍 차트에서 커서를 이동하고 회로 상태 변화를 관찰하세요
- 듀티 사이클(20~80%)을 조절하여 각 상의 PWM 펄스 폭 변화를 확인하세요
- 데드 타임(0.5~3μs)을 변경하여 하이사이드와 로우사이드 스위칭 간 보호 구간을 시각화하세요
- Center-aligned와 Edge-aligned PWM 모드를 전환하여 타이밍 동작을 비교하세요
- 자동 재생을 활성화하여 정현파 변조의 전체 애니메이션 사이클을 관찰하세요
자주 묻는 질문
왜 FOC에서 Center-aligned PWM이 선호되나요?
Center-aligned PWM은 대칭적인 삼각파 카운터(0→peak→0)를 생성하여 전류 리플이 적고 모든 로우사이드 MOSFET이 ON인 valley에서 자연스러운 샘플링 포인트를 만듭니다. 이를 통해 3상 션트 전류를 동시에 측정할 수 있습니다. Edge-aligned PWM은 한 방향만(0→peak) 있어 리플이 크고 최적 샘플링 포인트가 적습니다.
데드 타임이란 무엇이고 왜 필요한가요?
데드 타임(일반적으로 0.5~3μs)은 하프 브릿지의 하이사이드와 로우사이드 MOSFET이 모두 OFF인 보호 구간입니다. 데드 타임 없이는 스위칭 지연으로 인해 두 MOSFET이 동시에 ON될 수 있으며(shoot-through), 이는 V+에서 GND까지의 단락을 만들어 파워 스테이지를 파괴할 수 있습니다. 데드 타임은 MOSFET 턴오프 지연보다 길어야 합니다.
ADC는 왜 PWM valley에서 트리거되나요?
Valley(center-aligned 모드에서 카운터=0)에서는 모든 로우사이드 MOSFET이 ON이고 모든 하이사이드 MOSFET이 OFF입니다. 이때가 션트 저항 전류를 샘플링하기에 최적의 순간인데, 로우사이드 MOSFET과 션트 저항을 통한 전류 경로가 안정적이어서 스위칭 노이즈가 최소인 상태에서 가장 정확한 전류 읽기를 제공합니다.
FOC 연산 한 사이클에 얼마나 걸리나요?
현대 MCU(예: TI C2000, Infineon Aurix)에서의 일반적인 FOC 사이클은 약 20~30μs 소요됩니다. 이는 ADC 변환(~2μs), Clarke/Park 변환(~3μs), PI 전류 컨트롤러(~5μs), 역 Park 변환(~3μs), 공간 벡터 변조(~3μs), PWM 레지스터 업데이트(~2μs)를 포함합니다. 이 모든 것이 20 kHz에서의 50μs PWM 주기 내에 맞아야 합니다.